• Author / Uploaded
• Isaac Diaz

• Categories
• Termodinámica
• Motores
• Ingeniería mecánica
• Propulsión
• Mecánica Continua

Citation preview

Ciclo Ericsson. En este ciclo el fluido evoluciona realizando dos transformaciones isotermas y dos isobaras.  Procesos del ciclo 1)

Expansión isotérmica y proceso de absorción de calor 1—2 : Durante este proceso, el aire que actúa como fluido de trabajo se calienta por el calor externo añadido. El calor del aire aumenta a temperatura constante y se expande.

2) Proceso isobárico y proceso de rechazo de calor 2—3 : El aire pasa a través del regenerador donde su temperatura se reduce a T3 a presión constante. El calor que se absorbe por el generador se ocupa para el calentamiento de la siguiente etapa. Después de que el aire pasa por el regenerador, se librea como gas de escape. 3) Proceso de compresión isotérmica 3—4 : Durante este proceso el aire que entra en el motor es comprimido a una temperatura constante , aplicando un intercooler 1que se encarga de enfriar el aire comprimido. El aire a presión se libera en el tanque de almacenamiento. 4) Proceso de absorción de calor al regenerador a presión constante 4—1 : el aire comprimido a alta presión pasa a través del regenerador y absorbe el calor almacenado previamente. A

e nt ta ns

27 oC

qsal

3

2

=

4

3

qsal v

1

Regeneración

P

ció n

co

co

Re ge ne ra

ns ta nt e

co ns ta nt e

=

tante cons

TH

TL =

1200 K

=

4

continuación, fluye hacia el pistón y el cilindro donde se expande y produce el trabajo durante el qen T qen proceso1 1—2. 1 2

P

P

S

El intercooler es un intercambiador (radiador) aire-aire o aire-agua que se encarga de enfriar el aire comprimido por el turbocompresor o sobrealimentador Fuente: http://prezi.com/sfm6rurouzdb/ciclo-ericsson/

Diagrama PV del ciclo Ericsson

Diagrama TS del ciclo Ericsson

El ciclo Ericsson es similar al ciclo Stirling pero antes y después de las etapas descompresión y expansión isotermas tienen lugar procesos de aportación y cesión de calor isóbaros en lugar de isócoros. También en este caso, en las cuatro transformaciones que componen el ciclo existe intercambio de calor. E igualmente, tanto el nivel térmico como la cantidad de calor intercambiado, esta vez a presión constante, son idénticos en estas etapas de aportación de calor y de cesión de calor: Por tanto, también en este caso la recuperación del calor cedido a presión constante para alimentar la aportación de calor a presión constante no inclumple ni el primer ni el segundo principios de la Termodinámica, siendo tal recuperación la que se persigue precisamente por medio de la regeneración en el ciclo Brayton, ciclo que al someterse a infinitos procesos de recalentamiento y de enfriamiento intermedio tendería al ciclo Ericsson.

3

2

4 1

Diagrama del motor Ericsson de flujo permanente.2

3

1

2

http://termodinamica.us.es/termica/transparencias/Leccion8.pdf, p.p. 9 Fuente: http://es.scribd.com/doc/15905540/Ciclos-termodinamicos

Motor Ericsson. Los motores Ericsson se basan en el ciclo Ericsson. Son de combustión externa para que el gas motriz, se calienta desde el exterior. Para mejorar el rendimiento el motor Ericsson dispone de un regenerador o recuperador de calor. Puede funcionar en ciclo abierto o cerrado. La expansión y la compresión se producen simultáneamente, en las caras opuestas del pistón. Este inventor diseñó una máquina basada en la combinación de varios ciclos termodinámicos. La primera versión era similar al ciclo Brayton, que utiliza una combustión externa. La segunda versión es la conocida actualmente con el nombre de este ciclo.

Esquema del motor Ericsson.3 En la primera etapa el aire se comprime isotérmicamente. Se requiere entonces de un enfriamiento simultáneo y el aire fluye a un tanque de almacenamiento a presión constante. El trabajo requerido es W1= RT1ln(P1/P2).

La segunda etapa es un calentamiento reversible a presión constante y su consecuente expansión. El aire caliente fluye del tanque a presión elevada constante hacia el cilindro de potencia. En este caso el calor requerido es

Q2A= Cp(T3– T2).

En la tercera etapa el aire se expande en el cilindro isotérmicamente, recibiendo calor externo. El trabajo de salida igual a W2= /RT3ln(P3/P4).

3

Fuente: http://prezi.com/sfm6rurouzdb/ciclo-ericsson/ Fuente: http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20AMT/Otros%20Motores%20T%C3%A9 rmicos.pdf

La última etapa es un enfriamiento reversible a presión baja constante, y el calor liberado es Q2B= Cp(T1– T4) = / Cp(T3– T2).

Al disponer de válvulas, la diferencia de presiones de gas de un motor Ericsson la potencia específica puede ser mayor que la de un motor Stirling sin válvulas. Está claro que las válvulas añaden coste y complejidad al motor. Las pérdidas mecánicas son menores en un motor con ciclo Ericsson: la potencia de compresión requerida es menor, al aplicarse directamente sin tener que pasar por un cigüeñal. El motor Ericsson de pistones es, potencialmente, el que podría tener el mayor rendimiento de todos los motores. En la práctica nadie lo ha demostrado todavía. Un motor Ericsson siguiendo el segundo ciclo fue construido como propulsor de un barco de 2000 toneladas de desplazamiento: el Ericsson. Funcionó perfectamente durante 73 horas. La potencia era de unos 300 CV (220KW). Disponía de 4 pistones de doble función (compresión y expansión). El diámetro en la parte más grande era de 4,3 m. Se trataba de un motor muy lento, a 6,5 rpm, y una presión de 55 kPa. El consumo de carbón era más bajo que los de los motores de vapor de la época: la cifra documentada era de 4200 kg/24 h.

Las pruebas en mar fueron muy satisfactorias pero demostraron que la potencia era insuficiente para las necesidades del buque. Posteriormente el Ericsson se hundió y, cuando fue reflotado, se sustituyó el motor Ericsson por un motor de vapor. En 1872, Ericsson probó una vía totalmente diferente: Calentar el aire (en vez del agua) contenido en un cilindro situado en el foco de un reflector curvo. Ericsson quedó extasiado por el rendimiento de su motor. Pero tres años después, se templaron sus ánimos, al darse cuenta que el aparato concentrador es tan grande y tan caro que los motores activados por energía solar resultaban en la práctica más caros que sus análogos movidos por carbón.

       

http://www.proenergia.com/id16.html http://es.scribd.com/doc/15905540/Ciclos-termodinamicos http://es.scribd.com/doc/62885179/28/Los-motores-de-Ericsson-y-Lenoir http://termodinamica.us.es/termica/transparencias/Leccion8.pdf